JPH05329591A - 連続鋳造鋳型内に注入される溶鋼の偏流防止方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 タンディッシュからノズルを介して鋳型に注
入される溶鋼偏流を軽減すると共に、溶鋼流の進入深さ
を浅くする。 【構成】 下端が鋳型４内の溶鋼面から離間して配設さ
れたストレートノズル15から吐出される溶鋼５をセミ浸
漬ノズル16内の溶鋼面上に衝突させて注入する。 【効果】 溶鋼流が衝突する際に溶鋼流が均等に分散さ
れ、偏流が解消されると共に、衝突時のエネルギ吸収に
よって溶鋼流の進入深さが浅くなる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、鋼の連続鋳造におい
て、無欠陥スラグを製造することを目的とした連続鋳造
鋳型内に注入される溶鋼の偏流防止方法に関するもので
ある。

【０００２】

【従来の技術】従来、連続鋳造におけるタンディッシュ
から鋳型への溶鋼注入は図６に示すようにタンディッシ
ュ１の底部に設けられたスライディングノズル２の下部
に位置する浸漬ノズル３の先端部を鋳型４の溶鋼５中に
浸漬した状態で行っている。タンディッシュ１には上ノ
ズル６が設けてあり、上ノズル６の下部にはそれぞれ同
一内径の開孔を有する固定プレート２ａ、スライドプレ
ート２ｂ、下プレート２ｃの３層のプレートで構成され
たスライディングノズル２が取付けられており、固定プ
レート２ａと下プレート２ｃの間でスライドプレート２
ｂを油圧シリンダ７を用いてスライドさせ、開孔絞り位
置を制御してタンディッシュ１内からの溶鋼流量を制御
している。

【０００３】スライディングノズル２の下部に接続され
た浸漬ノズル３は、短辺と長辺からなる鋳型４の中央部
に配置されており、タンディッシュ１内の溶鋼をスライ
ディングノズル２の開孔絞り位置を制御しつつ浸漬ノズ
ル３内を流下させて左右の吐出孔８から鋳型４内に注入
される。吐出孔８より注入された溶鋼５は短辺側の凝固
シェル９に衝突した後、上昇流と下降流に分流されるが
定常時は左右の吐出孔８から注入される溶鋼量が均等に
なっているので上昇流および下降流は流動する間に減速
される結果、上昇流および下降流によるトラブルは発生
しない。

【０００４】なお、固定プレートとスライドプレートの
２層で構成されるスライディングノズルの下部に浸漬ノ
ズルを接続し、スライドプレートと共に浸漬ノズルを油
圧シリンダによりスライドさせて開孔絞り位置を制御す
る２層式のプレートで構成されたものを使用する場合も
あり、同様にして開孔絞り位置を制御して溶鋼の注入量
を調節している。

【０００５】前述のように連続鋳造において図６に示す
ようにタンディッシュ１から鋳型４内への溶鋼注入量制
御はスライディングノズル２によって行われているが、
浸漬ノズル３の下部に設けた左右一対の吐出孔８から鋳
型４内へ注入される溶鋼５の流量が左右で異なって不均
等となる溶鋼偏流が生じることがある。このような溶鋼
偏流を防止するため浸漬ノズル３に設けた左右の吐出孔
８の下向き傾斜角度を大きくすることも試みられている
が、鋳片がブレークアウトすることを考慮すると自ずと
限界があり、その偏流防止効果は不十分であった。なお
浸漬ノズルの耐火物材質としてアルミナなどの脱酸生成
物が付着し難い耐火物を使用することも行われている
が、付着防止が十分でないばかりでなく逆にいったん付
着した脱酸生成物が低融点化した後、介在物やガスとし
て溶鋼にトラップされる危険があった。

【０００６】溶鋼中のアルミナなどの脱酸生成物を除去
して溶鋼を清浄化するため、取鍋やタンディッシュでの
Ca合金添加やガスバブリングによってアルミナ(Al₂O₃)
を未然に除去することも行われている。たとえばCa合金
をタンディッシュに適用し、タンディッシュ内の溶鋼に
CaSiを連続的に投入してAl₂O₃ をCaO ・Al₂O₃ 等の低融
点化物質に改質して浸漬ノズルのノズル孔への付着・堆
積を防止していた。しかしながら現実には、前記処理溶
鋼を連続鋳造する際、特に多連鋳を実施した場合に浸漬
ノズル孔にAl₂O₃ が析出して堆積してしまいノズル詰ま
りを生じるので多連鋳を実施する上で支障になってい
た。

【０００７】溶鋼偏流が生じる原因の一つは、図７に示
すように浸漬ノズル３を使用していると、溶鋼中に存在
するアルミナなどの脱酸生成物が浸漬ノズル３の内孔14
や吐出孔８の内面に付着物10を形成したり、溶鋼流によ
って吐出孔耐火物が溶損されて左右の吐出孔８の形状が
不均一になる。その結果、吐出孔８の通過断面積に大小
が生じ、鋳型４内への注入量は、通路断面積の大きい方
が多くなり、小さい方が少なくなるからである。

【０００８】溶鋼偏流の他の原因は、通常、図８に示す
ように溶鋼の注入量を制御するためスライディングノズ
ル２の開孔を絞った状態で注入することになるため、そ
の構造上からして浸漬ノズル３内を流下する溶鋼主流11
が内孔14の中央を通らず、左右のどちらかに偏る。その
影響を受けて左右一対の吐出孔８から鋳型４内に注入さ
れる溶鋼量は、一方が多くなり、他方が少なくなるから
である。

【０００９】図７に示すように浸漬ノズル３の吐出孔８
にアルミナ等の付着物10が付着すると、溶鋼の注入を妨
げるので必要な溶鋼量を確保するため、例えばスライデ
ィングノズル２の開孔を全開とした場合には、浸漬ノズ
ル３内を流下する溶鋼主流11は内孔14の中央部に位置す
る。このとき、アルミナ等の付着物がなければ左右の吐
出孔８から注入される溶鋼量は均等になるが、吐出孔８
内に形成される付着物10が左右で異なっていると通路断
面積が左右不均一となる。すなわち右側の付着物10が少
なく左側の付着物10が多い場合には、吐出孔８の溶鋼通
路断面積は右側が大きく左側が小さい。このため左右の
吐出孔８から注入される溶鋼量の均等関係が崩れて、右
側が多く、左側が少なくなり、いわゆる溶鋼偏流が生じ
ることになる。

【００１０】浸漬ノズル３の吐出孔８から注入される溶
鋼量が多い右側では短辺４ａ内に形成された凝固シェル
９への衝突力が大きく、溶鋼が凝固シェル９の内面に沿
って上方および下方に勢いよく分流することになる。こ
のようにして勢いの強い上昇流は湯面盛り上がり12を生
起して湯面上のモールドフラックス13が鋳型４の内壁面
と凝固シェル９との間に供給されるのを阻害して供給不
足となり、凝固シェル９の形成が不均一となり、鋳造さ
れる鋳片の湯じわや割れの原因になるばかりでなく、モ
ールドフラックス13を巻き込み、鋳片の非金属介在物性
欠陥の原因ともなる。また勢力の強い右側の下降流は溶
鋼５の深くまで達して非金属介在物の浮上を妨げるので
凝固シェル９にトラップされ鋳片の非金属介在物性欠陥
をもたらす原因となる。

【００１１】一方、吐出孔８から注入される溶鋼量が少
ない左側では短辺４ａ内に形成された凝固シェル９への
衝突力が小さく、溶鋼が凝固シェル９の内面に沿って上
方および下方に分流する力は弱い。このため右側のよう
なトラブルは生じることはないが、溶鋼流量が少ないた
め吐出孔８内の溶鋼流によどみが発生し易く、アルミナ
等の付着によりノズル閉塞を起こし易く、多連々鋳造の
実施を困難とし生産性を害するばかりでなく、浸漬ノズ
ル取替による耐火物コストの増加を伴うことになる。

【００１２】このようにして一旦偏流が生じるとこれを
解消することはなかなか困難であり、偏流の程度が激し
くなると、鋳型４内で形成された凝固シェル９の再溶解
によるブレークアウト等の操業トラブルや、鋳型４内の
湯面変動等による鋳片表面欠陥が発生しやすく、最悪の
場合、鋳造を中止せざるを得なくなる。前記のように浸
漬ノズル３に生じた偏流により左右の吐出孔８からの溶
鋼吐出量に大小の差が生じると連続鋳造の操業に支障が
あるばかりでなく鋳片の品質悪化を招き好ましくない。

【００１３】そこで浸漬ノズルの吐出孔から連鋳鋳型内
に流出する左右の溶鋼量が不均等となる溶鋼偏流を抑制
すべく特開昭62-252649 号公報には、浸漬ノズルの左右
の溶鋼レベル差を検出し、かつ浸漬ノズル内面に垂直方
向で左右に２分割した気体吹き込み用の円筒状ポーラス
耐火物を嵌着し、各耐火物への外部からの気体供給量を
該溶鋼レベル差を抑制するように独立に制御する方法が
開示されている。しかしながらこの方法は、気体のアク
チュエータとしての効力が弱いため応答性が悪く、精度
よく溶鋼偏流を抑制することが困難であり、またポーラ
ス耐火物の溶損が著しく、寿命が短いという欠点があ
る。

【００１４】また、特開昭62-252650 号公報には、浸漬
ノズルの左右の溶鋼レベル差を検出し、鋳型直下に設置
した並進式電磁攪拌装置を制御して電磁攪拌によりレベ
ル差をなくすように調整する方法が開示されている。し
かしながら、特開昭62-252650 号公報の電磁攪拌装置
（ＥＭＳ）を利用する方法では、偏流の程度とそれを解
消するための攪拌力の関係が明記されておらず、もし、
一定の攪拌力が使用されているのであれば、溶鋼流動の
時間的変化（ダイナミクス）を考慮したものにはなって
おらず、制御精度に問題がある。また電磁攪拌するため
の装置が大掛かりとなり、設備費が嵩むとともに電力消
費量も増加することになる。

【００１５】また、連続鋳造におけるスライディングノ
ズルによる溶鋼の絞り注入において、浸漬ノズル内の溶
鋼偏流を防止すべく実開昭56-95465号公報には浸漬ノズ
ルの外周に電磁攪拌装置を付設して溶鋼流の偏流に対し
て逆方向の攪拌力を付与して偏流を相殺する技術が開示
されている。しかるに上記公報に開示されている従来技
術は浸漬ノズルの耐火物を通して流下する溶鋼を電磁攪
拌するため装置が大掛りとなり設備費が掛かる。また鋳
型内溶鋼のメニスカスからの熱輻射に対処する防護手段
が必要であり、工程的な連続使用は非常に困難であると
共に電力消費量の増加にもつながるという問題点があ
る。

【００１６】ところで、浸漬ノズルの先端を解放して溶
鋼の吐出口としたストレートノズルを用いるとノズル詰
まりがほとんどなく、吐出流がすべて下方に向かうこと
によって湯面の乱れが非常に小さくなる。しかしなが
ら、このようなストレートノズルにおいては、溶鋼の吐
出流が鋳型の出側（下方）に向かうため溶鋼中の脱酸生
成物などの介在物や気泡などがクレータの奥深くまで侵
入して鋳片の凝固シェルにトラップされてしまうという
大きな欠点があった。

【００１７】

【発明が解決しようとする課題】本発明は前記の事情に
かんがみてなされたものであって、ノズル詰まりの起こ
り難い単孔のストレートノズルを使用して鋳型内に注入
される溶鋼の偏流を防止し、しかもブレークアウトの発
生や介在物や気泡のトラップ等の諸問題を解決すること
ができる連続鋳造鋳型内に注入される溶鋼の偏流防止方
法を提供することを目的とするものである。

【００１８】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
の本発明は、タンディッシュ内の溶鋼をスライディング
ノズルを制御しつつ鋳型内に注入するに当り、スライデ
ィングノズルの下部に位置して下端が鋳型内の溶鋼面上
に離間するように配設された単孔のストレートノズル
と、上部の開口部が前記ストレートノズルの下端部に接
続されると共に下部の拡大した開口部が鋳型内の溶鋼に
浸漬されるように配設されたセミ浸漬ノズルとを組み合
わせ、前記ストレートノズルから吐出される溶鋼流をセ
ミ浸漬ノズル内の溶鋼面に衝突させる一方、前記セミ浸
漬ノズル内に不活性ガスを供給しつつ鋳型内に溶鋼を注
入することを特徴とする連続鋳造用鋳型内に注入される
溶鋼の偏流防止方法である。

【００１９】

【作 用】本発明では鋳型内の溶鋼に未浸漬の単孔スト
レートノズルから拡大したセミ浸漬ノズル内の溶鋼表面
に衝突させ、その衝突時の溶鋼均等分散化によって偏流
を防止すると共に溶鋼中の介在物や気泡の溶鋼内への侵
入深さを浅くするものである。なお、溶鋼の再酸化、モ
ールドパウダ巻き込み防止のためセミ浸漬ノズルを事前
に鋳型内の溶鋼に浸漬し、ストレートノズルの下方の空
間に不活性ガスを供給してガスシールするものである。

【００２０】以下、本発明の構成および作用を図面に基
づいて説明する。図１は本発明で使用する装置の縦断面
図であり、図２はその要部の配置関係を示す斜視図であ
る。図１に示すように連続鋳造におけるタンディッシュ
１から鋳型４への溶鋼５の注入は、タンディッシュ１の
底部に設けられたスライディングノズル２の下部に下端
が開放した単孔のストレートノズル15を介して行われ
る。本発明に係るストレートノズル15は、その下端が鋳
型４内の溶鋼面上から離間して配設されており、ストレ
ートノズル15の下端部は溶鋼５中に浸漬されたセミ浸漬
ノズル16の上部開口部に若干のすき間をもって嵌め込ん
だ状態で接続されている。セミ浸漬ノズル16は下部が末
広がりに拡大した形状となっており、またガス供給管17
からArガスなどの不活性ガスを供給するようになってい
る。

【００２１】ストレートノズル15の下端部に接続された
セミ浸漬ノズル16は、短辺４ａと長辺４ｂとで形成され
る鋳型４内のほぼ中央部に図２で示すように配置され、
セミ浸漬ノズル16に設けた支持金具18を長辺４ｂの上端
部に係止して固定するようになっている。なおタンディ
ッシュ１には上ノズル６が設けてあり、上ノズル６の下
部にはそれぞれ同一内径の開孔を有する固定プレート２
ａ、スライドプレート２ｂ、下プレート２ｃの３層のプ
レートで構成されたスライディングノズル２が取付けら
れており、固定プレート２ａと下プレート２ｃの間でス
ライドプレート２ｂを油圧シリンダ７を用いてスライド
させ、開孔絞り位置を制御してタンディッシュ１内から
の溶鋼流量を制御するのは従来と同様である。

【００２２】次に本発明の作用について説明する。図１
において、油圧シリンダ７を操作してスライディングノ
ズル２の開度を制御しつつ、タンディッシュ１内の溶鋼
５を上ノズル６および単孔のストレートノズル15を通し
て鋳型４内に注入する。セミ浸漬ノズル16の下端部が溶
鋼５中に浸漬されたら、ガス供給管17からArガスを供給
してセミ浸漬ノズル16内をArガス雰囲気に置換すると共
に、セミ浸漬ノズル16と鋳型４との間の溶鋼５上にモー
ルドパウダ13を添加して溶鋼５の酸化を防止する。な
お、セミ浸漬ノズル16内に供給されるArガスはストレー
トノズル15との接続部に形成された隙間から排出される
ことになる。

【００２３】スライディングノズル２の絞り注入によっ
てストレートノズル15内を流下する溶鋼主流11は偏るけ
れども、セミ浸漬ノズル16内の溶鋼面に衝突する時の周
辺への分散化が比較的均等なため偏流が解消された状態
となって鋳型４内に注入される。また溶鋼主流11が溶鋼
５の表面に衝突する時のエネルギ吸収によって、鋳型４
内の深くまで溶鋼流が侵入するのが防止され、介在物や
気泡が凝固シェル９にトラップされるのを軽減すること
ができる。またセミ浸漬ノズル16内はアルゴンガス雰囲
気に保持されているので溶鋼５の酸化によるトラブルを
確実に防止できる。

【００２４】

【実施例】Ｃ：0.07％、Mn：0.03％、Si：0.01％、Ｐ：
0.02％、Ｓ： 0.006％の鋼種を鋳片サイズ幅1300mm、厚
さ220mm の鋳片を連続鋳造するに際し、図１に示す単孔
のストレートノズルとセミイマージョンノズルとを組み
合わせて連続鋳造する本発明法と、左右に一対の吐出孔
を有する浸漬ノズルを用いて連続鋳造する従来法とを実
施した。

【００２５】図３は、本発明法と従来法とを実施した場
合の溶鋼スループット量（ｔ／分）と鋳型溶鋼内介在物
指数を溶鋼２ｔ／分をベースにして示したものであり、
図３によれば単位時間当りの溶鋼スループット量の増加
と共に介在物指数は増加するが、本発明によれば従来法
に比較して介在物指数を大幅に低減できることが分か
る。これは本発明法によれば従来法に比較して鋳型内に
注入された溶鋼の偏流が少なく、かつ溶鋼流の下方への
侵入深さが浅いことを裏付けているのに他ならない。

【００２６】また図４は本発明法と従来法とを実施した
場合のタンディッシュ（Ｔ／Ｄ）連々数（本発明法およ
び従来法ともそれぞれに同一ノズルを継続して使用した
場合）と｜（右側短辺の冷却水の出側と入側の温度差△
Ｔ_R ）−（左側短辺の冷却水の出側と入側の温度差△Ｔ
_L ）｜＝｜△Ｔ_R −△Ｔ_L ｜との関係を示している。本
発明によれば従来法に比較して偏流が少ないため左右一
対の短辺を冷却する冷却水の温度差が小さいことが分か
る。

【００２７】図５に示すように本発明法によれば、最終
製品での内部欠陥発生率指数も従来法に比較して１／４
に減少させることができた。

【００２８】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、鋳
型内の溶鋼表面から離間して配設した単孔のストレート
ノズルからの溶鋼吐出流をセミ浸漬ノズル内の溶鋼表面
に衝突させることにより溶鋼偏流を防止すると共に、溶
鋼が介在物を伴って深く浸入するのを防止することがで
きる。

【００２９】セミ浸漬ノズルが存在するので高速鋳造時
においてもストレートノズルから注入される溶鋼にモー
ルドパウダが巻き込まれることがなく、またアルゴンガ
スを吹き込んでいるので溶鋼の再酸化を防ぐことができ
る。その結果、介在物の少ない良好な鋳片を安定して連
続鋳造できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の構成を示す縦断面図である。

【図２】本発明の構成要部の配置関係を示す斜視図であ
る。

【図３】溶鋼スループット量（ｔ／分）と鋳型溶鋼内介
在物指数との関係を本発明法および従来法の場合を比較
して示す線グラフである。

【図４】タンディッシュ（Ｔ／Ｄ）連々数と｜（右側短
辺冷却水の出側と入側との温度差△Ｔ_R ）−（左側短辺
冷却水の出側と入側との温度差△Ｔ_L ）｜との関係を、
本発明法および従来法の場合を比較して示す線グラフで
ある。

【図５】最終製品での内部欠陥発成率指数を、本発明法
と従来法との場合を比較して示す棒グラフである。

【図６】従来法における溶鋼流れを示す縦断面図であ
る。

【図７】従来法における脱酸生成物発生時の溶鋼流れを
示す縦断面図である。

【図８】従来法におけるスライディングノズルの開孔を
絞った時の溶鋼流れを示す縦断面図である。

【符号の説明】

１ タンディッシュ ２ スライディングノズル ３ 浸漬ノズル ４ 連鋳鋳型 ５ 溶鋼 ６ 上ノズル ７ 油圧シリンダ ８ 吐出孔 ９ 凝固シェル 10 付着物 11 溶鋼主流 12 湯面盛上り 13 モールドフラックス 14 内孔 15 単孔のストレートノズル 16 セミ浸漬ノズル 17 ガス供給管 18 支持金具

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 タンディッシュ内の溶鋼をスライディン
   グノズルを制御しつつ鋳型内に注入するに当り、スライ
   ディングノズルの下部に位置して下端が鋳型内の溶鋼面
   上に離間するように配設された単孔のストレートノズル
   と、上部の開口部が前記ストレートノズルの下端部に接
   続されると共に下部の拡大した開口部が鋳型内の溶鋼に
   浸漬されるように配設されたセミ浸漬ノズルとを組み合
   わせ、前記ストレートノズルから吐出される溶鋼流をセ
   ミ浸漬ノズル内の溶鋼面に衝突させる一方、前記セミ浸
   漬ノズル内に不活性ガスを供給しつつ鋳型内に溶鋼を注
   入することを特徴とする連続鋳造用鋳型内に注入される
   溶鋼の偏流防止方法。